煤層深孔聚能爆破致裂增透技術在生產中的應用

李希勝

摘要：吉煤集團通礦公司松樹鎮煤礦為低透氣性煤層，瓦斯抽放率低，為了解決煤層低透性、瓦斯抽放率低的難題，利用聚能爆破技術于煤層增透中，筆者引用了聚能爆破增透工藝，進一步分析了煤層深孔聚能爆破在吉煤集團通礦公司松樹鎮煤礦煤層中影響半徑，從而對煤層深孔聚能爆破增透瓦斯抽放工藝技術可行性進行了驗證。

關鍵詞：聚能爆破 增透工藝 瓦斯抽放 影響半徑

瓦斯抽放是瓦斯綜合治理有效的措施，而且是煤層瓦斯開發利用的關鍵技術，影響煤層瓦斯抽放的主要問題是煤層的低透氣性，該礦煤層為低透性屬于難抽放煤層，為了提高煤層瓦斯抽放率，采用煤層深孔聚能爆破增透技術來提高煤層瓦斯抽放效果。

1 工程概況

該試驗地點吉煤集團通礦公司松樹鎮煤礦位于三水平+206西側，東起+206西一采區皮帶集中上山，西至吉煤集團通礦公司松樹鎮煤礦礦界，北起F4斷層，南至+296.1～+297.1標高采空區，平均走向長780米，平均傾斜長810米。該采區地層走向在110°～125°之間，傾角在8°～15°之間，平均傾角在13°。

該區內煤層為一、二號煤層，煤層結構簡單，呈單一煤層，局部有夾石，夾石厚度一般在0～2.0米，一層煤厚度最大3.84米，最小0.8米，平均厚度在2.74米，二層煤厚度最大3.23米，最小1.98米，平均厚度在3.0米。一層煤頂板為灰白色中細粒砂巖，致密堅硬，透氣性差，一、二號煤層為低透性煤層。煤層瓦斯壓力為1.24-1.77MPa，煤層瓦斯含量為7.46-8.5m3/t，煤層透氣性系數0.0021-

0.0448λm2/MPa2.d，屬于難抽放煤層。

2 聚能藥包結構

試驗采用雙面對稱線性聚能裝藥結構，剖面圖如圖1所示。

聚能槽選用楔形，母線長10mm左右，厚度1mm，頂角85°～95°，套管為定制的直徑50mm，厚度2.5mmPVC管。

3 施工方案

3.1 施工工序

選址-成孔-裝藥-封孔-起。

3.2 選址

選址工序主要分兩個步驟：分析礦上相關圖紙資料，根據煤層地質狀況，確定試驗區域；下井現場考察，確定具體試驗地點為吉煤集團通礦公司松樹鎮煤礦+206西二采區3212工作面回風巷。

3.3 成孔

聚能爆破孔布孔方案：自吉煤集團通礦公司松樹鎮煤礦+206西二采區3212面回風巷向3212面布孔，共布置爆破孔6個，分別編號為1#、2#、3#、4#、5#、6#，爆破孔間距分別為22m、20m、18m、16m、14m，長度均為45m；瓦斯抽放孔34個，抽放孔間距均為3m，長度均為50m。為保證鉆孔順利，設計爆破孔與瓦斯抽放孔開孔方向與3212回風巷成60°夾角，沿一號煤層分布，傾角在0°～3°之間。爆破鉆孔布置示意圖如圖2所示。

爆破孔參數：采用鉆頭直徑75mm液壓鉆機，用水排渣，爆破孔與相鄰抽放孔間距一般不小于3m，聚能爆破孔施工方向平行于相鄰抽放孔。

抽放孔布孔方案：爆破孔兩邊確保有足夠數量且封孔質量良好的抽放孔，對抽放孔安裝孔板，抽放孔具體布孔方案以實際為準。

打鉆：在設計位置處采用直徑75mm鉆頭施工聚能爆破孔，打好后及時將炮眼內的煤粉清除干凈。

通孔：在PVC管最前端安裝導向梭，用長42m的8#鐵絲一端連接導向梭另一端沿鉆孔軸向留在PVC管外部，然后用空PVC管依次緊密連接導入爆破孔。在導入深度達40m或導入受阻時停止，拽出鐵絲將全部PVC管拉出，通孔完成。

3.4 裝藥

單孔裝藥量設計為30kg左右。

爆破孔施工完畢后，要及時進行裝藥工作，裝藥前確保孔內無煤粉堆積，若有煤粉堆積必須用壓風清除。然后將裝好炸藥及雷管的PVC管裝入鉆孔中，慢慢送至孔底，見圖3裝藥及送藥過程。

裝藥方法：采用PVC管裝藥，藥卷之間必須彼此接觸，保證PVC管連接牢固，連線后依次送入炮孔。首根PVC管頂端安裝導向梭，最后一根PVC管尾端安裝尾塞。

聯線方法：每根PVC管內的藥卷采用2個雷管并聯連接，相鄰PVC管內的電雷管串聯連接。聯線工作由專人負責，聯線前手要保持清潔，線頭用砂布打磨，接頭的接線方法為“8”字形扭結，每個接頭必須用絕緣膠布包扎，避開淋水和其他導電體。

裝藥聯線方式如圖3所示。

3.5 封孔

設計封孔12m，鉆孔里段4m采用黃砂封孔，中段5m采用砂管（裝滿黃砂的PVC管）封孔，外段3m采用黃泥封孔。

吹砂封孔方法：距炮眼口8～12m段，用壓風向孔內充填黃砂。

砂管封孔方法：距炮眼口3～8m段，利用裝滿黃砂的PVC管進行填塞，在砂管外側指定位置處用膠帶纏一定數量聚氨脂。

黃泥封孔方法：距炮眼口0～3m段，用特制炮棍往爆破孔內送黃泥卷并搗實。

黃泥封孔時要求黃泥卷直徑為50mm，長為300～400mm，黃泥要有一定粘合力，防止散開堵塞炮眼。

封孔方式如圖4所示。

3.6 起爆

現場引爆器材選擇：選用MFD-200型發爆器（或

MFB-150型）引爆能力200發，脈沖電壓峰值2800伏，允許最大負載電阻1220歐。起爆器測量爆破網路電阻值，發爆器準爆能力應遠遠大于爆破網路電阻。

引爆方法：引爆方式為孔口正向引爆，電雷管連接方式為串并聯，相鄰PVC管內的電雷管連接方式為串聯，每個PVC管中的電雷管連接方式為并聯。

4 增透效果考察分析

4.1 聚能爆破試驗參數

第一次深孔聚能爆破試驗爆破孔編號為7#，第二次爆破孔編號為14#，爆破孔周邊布置有抽放孔作為考察孔。設計抽放孔長度為50m，孔徑為94mm，爆破孔長度45m，孔徑為75mm，相鄰抽放孔間距、爆破孔與鄰近抽放孔間距均為3m，爆破孔與瓦斯抽放孔開孔方向與3212回風巷成60°夾角，沿一號煤層分布，傾角在0°～3°之間。

聚能爆破鉆孔布置如圖5，爆破孔參數如表1。

4.2 聚能爆破試驗階段效果分析

這里筆者主要對第一次聚能爆破效果進行分析。

4.2.1 瓦斯抽放參數。考察范圍內抽放孔瓦斯參數如表2所示。

4.2.2 爆破孔有效影響半徑考察。由圖6可知，爆破后4#和12#抽放孔瓦斯濃度都有明顯升高，可據此判定4#和12#抽放孔皆處于聚能爆破試驗有效影響半徑內，由于4#抽放孔距離7#爆破孔9m，12#抽放孔距離7#爆破孔15m，則第一次聚能爆破試驗的有效影響半徑為9～15m。

4.2.3 爆破影響區增透效果分析。由圖7可知，爆破影響區域內（2#～12#抽放孔范圍內）抽放孔瓦斯濃度均值有較大提高，爆破前瓦斯濃度均值為5%，爆破后為6.63%～18.33%，峰值是爆破前的3.7倍，平均為爆破前的2.1倍。

5 結論

①首次聚能爆破試驗有效影響半徑為9～15m。②處于爆破有效影響區域內的抽放孔瓦斯濃度均值有較大提高，峰值為爆破前的3.7倍，平均為爆破前的2.1倍。③試驗發現，聚能爆破封孔時間較長，需要對封孔工藝進一步改進。

參考文獻：

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